[发明专利]用于机动车辆的具有优化尺寸的低功率起动机

说明书

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的具有优化尺寸的低功率起动机。本发明具 有与所谓的停止和起动系统的起动机一起的特别有利但非排他的应用，这 允许车辆的热机尤其根据交通条件而停止和再起动。

背景技术

为了起动热发动机，尤其是机动车辆的热发动机，已知使用具有启动 器的起动机，该启动器能够将起动机的旋转能量借助于起动机齿圈传递到 热发动机的曲轴。这个启动器配装在驱动轴上。根据一个实施方式，减速 器介于这个驱动轴和电机的轴之间。

这个电机首先包括转子，也已知为电枢，并其次包括定子，也已知为 电感器，该电感器围绕转子同轴配装。定子包括多个永久磁铁或者线绕的 磁极(电磁铁)。

转子包括一组板件形式的主体，和形成绕组的插入到在所述组板件的 外周边中设置的纵向凹槽中的导体。导体具有端部，该端部焊接到集电器 的板件上，电刷在所述集电器上摩擦，用于向绕组供电。

由于它们性能的提高或者在混合动力车辆的情况下与电牵引马达结合 使用，热发动机能够具有减小的尺寸。机动车辆制造商由此需要相应的起 动机的尺寸的减小，该起动机对功率具有减小的需求，以便减小车辆引擎 盖下的尺寸。

传统上，转子设置有铜制成的绕组，它与其他材料相比具有良好导电 性的优点，由此使之有可能减小转子的尺寸。只要涉及使用比铜更大电阻 的材料的可能的选项，例如，如铝，众所周知的是，对于所产生的相同水 平的扭矩，这导致电机更长，并因此体积更大。

图1A、1A’、1B和1B’中的曲线是表示电枢长度随扭矩变化的曲线， 并且是帕累托前沿，即，它们将具有不同设计特性的优化限定的点相连 接。这些特性是凹槽的数量；导线的直径；导线的材料；铁氧体磁铁的厚 度；端头(head)的厚度。实际上，通过使5个设计特性不受约束并且在电枢 电阻的约束下，获得优化前沿(借助于使用算法)。这在起动机中是关键 的，因为它需要具有非常低的电阻，以便保证功率，但是电阻也足够大以 确保在初始电流需要期间在电池处的低电压降。电流/电枢长度曲线是根据 由表征为0A和11.5V电压的并且在起动机的端子处10毫欧姆的源电阻的 电压/电流线的供电规律产生的。这个测量根据标准ISO8856来进行。在 4.62减速器的输出处，扭矩对应于最大扭矩(转子闭锁)。换言之，50N.m 的扭矩对应于大约10.82N.m的最大转子扭矩。

图1A表示起动机转子的曲线，其导体由铜制成。这个曲线示出优化 点，考虑了5个上述特性。以已知的方式，电枢的长度越短，扭矩减小越 大。

图1A’表示起动机转子的曲线，其导体由铝制成。这个曲线示出优化 点，考虑了5个上述特性。

可以看出，为了使转子具有较短长度，优选地是导体由铜制成。

在作为将1A的曲线朝向低功率延伸的曲线的曲线1B中未预料地看 到，当扭矩低于55N.m，即，11.9N.m的最大转子扭矩时，曲线是平的， 即，用于转子优化的长度保持为100mm。

发明内容

于是，本发明形成未预料的发现的一部分，根据本发明，在起动机的 一些减小的功率范围内，使用铝导体而非铜导体，这使得有可能保证在电 机的最小体积下所要求的电机械性能水平。

实际上，可以看出，与针对铜的曲线B相反，在图1B’中的针对铝的 曲线中，如果扭矩减小，则起动机转子的长度减小。

实际上，如从图1C中清楚看到的，该图1C表示针对范围P1内的功 率水平的所有曲线1A、1A’、1B、1B’，在给定扭矩下对最小主动电枢体积 的要求导致使用铜制成的而非铝制成的电枢绕组。实际上，在这个范围P1 内，铝电枢LAl的长度大于铜电枢的长度LCu。

但是，对于低功率机器的限定而言，在给定扭矩下对最小有效体积的 要求导致使用铝而非铜。实际上，对于这种类型的机器，使用铜，如传统 情况下那样，将使得需要产生较长的机器(对于相同外径而言)，以便获得 用于电枢绕组的充分高的电阻。由此可以看出，在范围P2中，铝电枢的长 度LAl变得短于铜电枢的长度LCu。